一种基于SWT参数的Weakest-Link方法的涡轮盘概率寿命分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于SWT参数的Weakest‑Link方法的涡轮盘概率寿命分析方法，步骤：(1)分别设计光滑圆棒试样和不同尺寸比例中心圆孔平板试样，开展涡轮盘试样件的低循环疲劳试验；(2)通过疲劳寿命Weibull分布参数估计值分析获得寿命分布指数bN；(3)建立SWT三参数幂函数寿命模型，通过最小二乘回归分析得到指数系数m；(4)计算损伤参数分布指数bW；(5)计算有效损伤参数

【技术实现步骤摘要】
一种基于SWT参数的Weakest-Link方法的涡轮盘概率寿命分析方法
本专利技术涉及一种基于SWT参数的Weakest-Link方法的涡轮盘概率寿命分析方法，属于航空航天发动机

技术介绍
航空发动机是一种极限产品，工作在高温、高压、高转速等的复杂载荷/环境下；发动机性能及安全性指标的提高，要求发动机重量轻、长寿命、高可靠性(如，安全飞行对发动机结构件则要求低的破坏概率，可达10-5-10-7次/飞行小时)。航空发动机涡轮盘承受着越来越高的温度和机械载荷，作为发动机的关键件和限寿件，要求涡轮盘具有较高的可靠性和经济性。因此，针对涡轮盘开展全面精确的寿命可靠性评估，是发动机提升性能和保证安全的必要手段。目前涡轮盘的寿命可靠性评估往往采用较为传统的“热点法”(HotSpotMethod)，又称为“危险点法”，方法以结构危险点为研究对象，将危险点的寿命水平作为结构整体的寿命评估结果。实际轮盘结构中往往存在螺栓孔、通气孔、封严蓖齿等易产生应力集中的几何特征，在这种情况下采用热点法进行评估忽略了应力梯度对疲劳寿命的影响，往往会给出过于保守的结果，容易造成结构冗余，不利于充分挖掘结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SWT参数的Weakest‑Link方法的涡轮盘概率寿命分析方法，其特征在于：实现步骤如下：步骤(1)涡轮盘试样件疲劳试验：针对涡轮盘不同部位材料性能和局部几何特征分别设计结构模拟件及盘坯取样方案并开展试验，从盘坯上取样并开展光滑圆棒低循环疲劳试验，获得材料的低循环疲劳性能；通过开展100％、80％、60％、40％等一系列不同尺寸比例中心圆孔平板试验，获取涡轮盘应力集中部位低循环疲劳寿命评估数据；步骤(2)对光滑圆棒试验数据和中心圆孔平板试样试验数据通过疲劳寿命Weibull分布参数估计值分析，基于Weakest‑Link方法得到可靠度函数，获得寿命分布指数bN；步骤(3)基于光滑圆棒...

【技术特征摘要】
1.一种基于SWT参数的Weakest-Link方法的涡轮盘概率寿命分析方法，其特征在于：实现步骤如下：步骤(1)涡轮盘试样件疲劳试验：针对涡轮盘不同部位材料性能和局部几何特征分别设计结构模拟件及盘坯取样方案并开展试验，从盘坯上取样并开展光滑圆棒低循环疲劳试验，获得材料的低循环疲劳性能；通过开展100％、80％、60％、40％等一系列不同尺寸比例中心圆孔平板试验，获取涡轮盘应力集中部位低循环疲劳寿命评估数据；步骤(2)对光滑圆棒试验数据和中心圆孔平板试样试验数据通过疲劳寿命Weibull分布参数估计值分析，基于Weakest-Link方法得到可靠度函数，获得寿命分布指数bN；步骤(3)基于光滑圆棒试验数据建立SWT三参数幂函数寿命模型，通过最小二乘回归分析得到SWT三参数幂函数寿命模型中的指数系数m；步骤(4)损伤参数分布指数bW根据步骤(2)中得到的试样寿命分布指数bN和步骤(3)中得到的SWT三参数幂函数寿命模型中指数系数m共同确定；步骤(5)结合中心圆孔平板试样有限元分析结果数据和步骤(4)得到的损伤参数分布指数bW计算得到有效损伤参数步骤(6)根据步骤(5)的有效损伤参数和步骤(3)建立的SWT三参数幂函数寿命模型，计算得到特征疲劳寿命步骤(7)根据步骤(6)计算的特征疲劳寿命和步骤(2)计算的寿命分布指数bN，得到中心圆孔平板试样的疲劳寿命Weibull分布函数式；步骤(8)根据步骤(7)得到的疲劳寿命Weibull分布函数式，当可靠度Ps或失效概率取0.5时，求得中心圆孔平板试样的预测中值寿命Np，当可靠度Ps分别取0.9987和0.0013时，得到中心圆孔平板试样的±3σ寿命曲线。2.根据权利要求1所述的一种基于SWT参数的Weakest-Link方法的涡轮盘概率寿命分析方法，其特征在于：所述步骤(2)中，针对试样数据进行Weibull分布参数估计值分析，基于Weakest-Link方法推导得到可靠度函数为：其中，Nf为寿命循环数，为特征疲劳寿命，对可靠度函数式取两次自然对数，通过最小二乘法回归分析得到参数的估计值：

【专利技术属性】
技术研发人员：胡殿印，王荣桥，郑生旭，李达，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11